(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振器であって、
第１の放電管および第２の放電管と、
前記第１の放電管の第１端部と、前記第２の放電管の第１端部との間に配置された第１の導光管と、
前記第１の放電管、前記第２の放電管、および前記第１の導光管の各々に流体的に連通するレーザ媒質流路と、
前記レーザ媒質流路に設置され、該レーザ媒質流路、前記第１の放電管、および前記第２の放電管にレーザ媒質を循環させる送風機と、を備え、
前記送風機の吐出口と前記第１の放電管の第１端部との間の前記レーザ媒質流路の流路抵抗と、前記吐出口と前記第２の放電管の第１端部との間の前記レーザ媒質流路の流路抵抗とは、互いに同じであり、
前記送風機の吸入口と前記第１の放電管の前記第１端部とは反対側の第２端部との間の前記レーザ媒質流路の流路抵抗と、前記吸入口と前記第２の放電管の前記第１端部とは反対側の第２端部との間の前記レーザ媒質流路の流路抵抗とは、互いに同じであり、
前記吐出口と前記第１の導光管の第１端部との間の前記レーザ媒質流路の流路抵抗と、前記吐出口と前記第１の導光管の前記第１端部とは反対側の第２端部との間の前記レーザ媒質流路の流路抵抗とは、互いに異なる、レーザ発振器。
【請求項２】
前記吐出口と前記第１の導光管の第１端部との間の前記レーザ媒質流路の長さは、前記吐出口と前記第１の導光管の第２端部との間の前記レーザ媒質流路の長さよりも短い、請求項１に記載のレーザ発振器。
【請求項３】
前記吐出口と前記第１の導光管の第１端部との間の前記レーザ媒質流路は、第１の相当直径を有する部分を含み、
前記吐出口と前記第１の導光管の第２端部との間の前記レーザ媒質流路は、前記第１の相当直径よりも小さな第２の相当直径を有する部分を含む、請求項１または２に記載のレーザ発振器。
【請求項４】
前記吐出口の下流側、および前記吸入口の上流側の少なくとも一方に配置され、通過する前記レーザ媒質から熱を除去する熱交換器をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ発振器。
【請求項５】
前記第１の導光管の内部を流れる前記レーザ媒質の流量を調整する第１の流量調整部をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ発振器。
【請求項６】
前記第１の導光管の内部を流れる前記レーザ媒質の流量に対する、前記第１の放電管および前記第２の放電管の内部を流れる前記レーザ媒質の流量の比は、１０よりも大きく、且つ１５よりも小さい、請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザ発振器。
【請求項７】
第１端部、および該第１端部とは反対側の第２端部を有する第３の放電管と、
前記第２の放電管の第２端部と、前記第３の放電管の第２端部との間に配置された第２の導光管と、をさらに備え、
前記レーザ媒質流路は、前記第２の導光管および前記第３の放電管の各々に流体的に連通し、
前記吐出口と前記第３の放電管の第１端部との間の前記レーザ媒質流路の流路抵抗と、前記吐出口と前記第１の放電管の第１端部との間の前記レーザ媒質流路の流路抵抗とは、互いに同じであり、
前記吸入口と前記第３の放電管の第２端部との間の前記レーザ媒質流路の流路抵抗と、前記吸入口と前記第１の放電管の第２端部との間の前記レーザ媒質流路の流路抵抗とは、互いに同じであり、
前記吸入口と前記第２の導光管の第１端部との間の前記レーザ媒質流路の流路抵抗と、前記吸入口と前記第２の導光管の前記第１端部とは反対側の第２端部との間の前記レーザ媒質流路の流路抵抗とは、互いに異なる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザ発振器。
【請求項８】
前記吸入口と前記第２の導光管の第１端部との間の前記レーザ媒質流路の長さは、前記吸入口と前記第２の導光管の第２端部との間の前記レーザ媒質流路の長さよりも長い、請求項７に記載のレーザ発振器。
【請求項９】
前記吸入口と前記第２の導光管の第１端部との間の前記レーザ媒質流路は、第３の相当直径を有する部分を含み、
前記吸入口と前記第２の導光管の第２端部との間の前記レーザ媒質流路は、前記第３の相当直径よりも大きな第４の相当直径を有する部分を含む、請求項７または８に記載のレーザ発振器。
【請求項１０】
前記第１の導光管および前記第２の導光管の内部を流れる前記レーザ媒質の流量に対する、前記第１の放電管、前記第２の放電管、および前記第３の放電管の内部を流れる前記レーザ媒質の流量の比は、１０よりも大きく、且つ１５よりも小さい、請求項７〜９のいずれか１項に記載のレーザ発振器。
【請求項１１】
前記第２の導光管の内部を流れる前記レーザ媒質の流量を調整する第２の流量調整部をさらに備える、請求項７〜１０のいずれか１項に記載のレーザ発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ媒質を循環させるためのレーザ媒質流路を備えたレーザ発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの放電管の間のレーザ光路上に配置された折り返し鏡を備えるレーザ発振器において、該折り返し鏡の近傍にてレーザ媒質の流れが滞留してしまうのを防止する技術が知られている（例えば、特許文献１および２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−２３９８８８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７１１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の放電管を備えるレーザ発振器において、これら放電管内のレーザ媒質の圧力分布が互いに異なってしまうと、生成されるレーザ光のレーザパワーが不安定となってしまう。したがって、複数の放電管内のレーザ媒質の圧力分布を一定としつつ、レーザ媒質を滞ることなく循環させる技術が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るレーザ発振器は、第１の放電管および第２の放電管と、第１の放電管の第１端部と、第２の放電管の第１端部との間に配置された第１の導光管と、第１の放電管、第２の放電管、および第１の導光管の各々に流体的に連通するレーザ媒質流路と、レーザ媒質流路に設置され、該レーザ媒質流路、第１の放電管、および第２の放電管にレーザ媒質を循環させる送風機とを備える。
【０００６】
送風機の吐出口と第１の放電管の第１端部との間のレーザ媒質流路の流路抵抗と、吐出口と第２の放電管の第１端部との間のレーザ媒質流路の流路抵抗とは、互いに同じである。送風機の吸入口と第１の放電管の第１端部とは反対側の第２端部との間のレーザ媒質流路の流路抵抗と、吸入口と第２の放電管の第１端部とは反対側の第２端部との間のレーザ媒質流路の流路抵抗とは、互いに同じである。
【０００７】
吐出口と第１の導光管の第１端部との間のレーザ媒質流路の流路抵抗と、吐出口と、第１の導光管の第１端部とは反対側の第２端部との間のレーザ媒質流路の流路抵抗とは、互いに異なる。
【０００８】
吐出口と第１の導光管の第１端部との間のレーザ媒質流路の長さは、吐出口と第１の導光管の第２端部との間のレーザ媒質流路の長さよりも短くてもよい。吐出口と第１の導光管の第１端部との間のレーザ媒質流路は、第１の相当直径を有する部分を含み、吐出口と第１の導光管の第２端部との間のレーザ媒質流路は、第１の相当直径よりも小さな第２の相当直径を有する部分を含んでもよい。
【０００９】
レーザ発振器は、吐出口の下流側、および吸入口の上流側の少なくとも一方に配置され、通過するレーザ媒質から熱を除去する熱交換器をさらに備えてもよい。レーザ発振器は、第１の導光管の内部を流れるレーザ媒質の流量を調整する第１の流量調整部をさらに備えてもよい。
【００１０】
第１の導光管の内部を流れるレーザ媒質の流量に対する、第１の放電管および第２の放電管の内部を流れるレーザ媒質の流量の比は、１０よりも大きく、且つ１５よりも小さくてもよい。
【００１１】
レーザ発振器は、第１端部、および該第１端部とは反対側の第２端部を有する第３の放電管と、第２の放電管の第２端部と、第３の放電管の第２端部との間に配置された第２の導光管とをさらに備えてもよい。この場合において、レーザ媒質流路は、第２の導光管および第３の放電管の各々に流体的に連通してもよい。
【００１２】
吐出口と第３の放電管の第１端部との間のレーザ媒質流路の流路抵抗と、吐出口と第１の放電管の第１端部との間のレーザ媒質流路の流路抵抗とは、互いに同じであってもよい。吸入口と第３の放電管の第２端部との間のレーザ媒質流路の流路抵抗と、吸入口と第１の放電管の第２端部との間のレーザ媒質流路の流路抵抗とは、互いに同じであってもよい。
【００１３】
吸入口と第２の導光管の第１端部との間のレーザ媒質流路の流路抵抗と、吸入口と第２の導光管の第１端部とは反対側の第２端部との間のレーザ媒質流路の流路抵抗とは、互いに異なってもよい。
【００１４】
吸入口と第２の導光管の第１端部との間のレーザ媒質流路の長さは、吸入口と第２の導光管の第２端部との間のレーザ媒質流路の長さよりも長くてもよい。吸入口と第２の導光管の第１端部との間のレーザ媒質流路は、第３の相当直径を有する部分を含み、吸入口と第２の導光管の第２端部との間のレーザ媒質流路は、第３の相当直径よりも大きな第４の相当直径を有する部分を含んでもよい。
【００１５】
第１の導光管および第２の導光管の内部を流れるレーザ媒質の流量に対する、第１の放電管、第２の放電管、および第３の放電管の内部を流れるレーザ媒質の流量の比は、１０よりも大きく、且つ１５よりも小さくてもよい。レーザ発振器は、第２の導光管の内部を流れるレーザ媒質の流量を調整する第２の流量調整部をさらに備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施形態に係るレーザ発振器の概略図である。
【図２】図１に示すレーザ媒質流路の等価回路を示す。
【図３】図１に示すレーザ媒質流路の一例を示す。
【図４】図１に示すレーザ媒質流路の他の例を示す。
【図５】図１に示すレーザ媒質流路のさらに他の例を示す。
【図６】他の実施形態に係るレーザ発振器の概略図である。
【図７】図６に示す絞り機構の一例を示す図であって、（ａ）は、絞り機構が全開となっている状態を示し、（ｂ）は、絞り機構が半開となっている状態を示し、（ｃ）は、絞り機構が最も閉じられている状態を示す。
【図８】導光管内を流れるレーザ媒質の流量に対する、放電管内を流れるレーザ媒質の流量の比と、生成されるレーザ光のレーザパワーと、レーザパワーの安定性との間の関係性を示すグラフである。
【図９】さらに他の実施形態に係るレーザ発振器の概略図である。
【図１０】図９に示すレーザ媒質流路の等価回路を示す。
【図１１】図９に示すレーザ媒質流路の他の例を示す。
【図１２】さらに他の実施形態に係るレーザ発振器の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係るレーザ発振器１０について説明する。なお、以下に説明する種々の実施形態において、同様の要素には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００１８】
レーザ発振器１０は、出力鏡１２、リア鏡１４、第１の放電管１６、第２の放電管１８、導光管（第１の導光管）２０、レーザ媒質流路２２、および送風機２４を備える。出力鏡１２およびリア鏡１４は、導光管２０を介して、互いに光学的に連結されている。
【００１９】
出力鏡１２は、部分反射鏡（いわゆるハーフミラー）によって構成されており、リア鏡１４から伝搬したレーザ光を受ける側に、凹面１２ａを有する。出力鏡１２は、凹面１２ａに入射したレーザ光の一部を透過させ、外部へ出射する。
【００２０】
リア鏡１４は、全反射鏡によって構成されており、出力鏡１２から伝搬したレーザ光を受ける側に、凹面１４ａを有する。リア鏡１４は、凹面１４ａに入射したレーザ光をほぼ全反射する。
【００２１】
第１の放電管１６は、第１端部１６ａと、該第１端部１６ａとは反対側の第２端部１６ｂとを有する中空部材である。第１の放電管１６は、その第２端部１６ｂが出力鏡１２に面するように、配置されている。第１の放電管１６は、石英等から構成された内周面と、放電電極（図示せず）が設置された外周面とを有する。放電電極は、放電電源（図示せず）に電気的に接続されている。
【００２２】
第２の放電管１８は、第１の放電管１６と同じ構成を備える。具体的には、第２の放電管１８は、第１端部１８ａと、該第１端部１８ａとは反対側の第２端部１８ｂとを有する中空部材である。
【００２３】
第２の放電管１８は、その第２端部１８ｂがリア鏡１４に面するように、配置されている。第２の放電管１８は、石英等から構成された内周面と、放電電極（図示せず）が設置された外周面とを有する。放電電極は、放電電源（図示せず）に電気的に接続されている。
【００２４】
導光管２０は、第１の放電管１６の第１端部１６ａと、第２の放電管１８の第１端部１８ａとの間に配置されている。導光管２０は、第１端部２０ａと、該第１端部２０ａとは反対側の第２端部２０ｂとを有する中空部材である。導光管２０は、出力鏡１２から伝搬したレーザ光をリア鏡１４に向かって導光するとともに、リア鏡１４から伝搬したレーザ光を出力鏡１２に向かって導光する。
【００２５】
具体的には、導光管２０には、第１の折り返し鏡２６および第２の折り返し鏡２８が設置されている。第１の折り返し鏡２６は、全反射鏡によって構成されており、出力鏡１２から伝搬するレーザ光の光路上に、該光路に対して４５°の角度だけ傾斜するように、配置されている。
【００２６】
第１の折り返し鏡２６は、出力鏡１２から伝搬したレーザ光を、第２の折り返し鏡２８へ向かって反射する一方、第２の折り返し鏡２８から伝搬したレーザ光を、出力鏡１２へ向かって反射する。
【００２７】
第２の折り返し鏡２８は、全反射鏡によって構成されており、第１の折り返し鏡２６から伝搬するレーザ光の光路上に、該光路に対して４５°の角度だけ傾斜するように、配置されている。
【００２８】
第２の折り返し鏡２８は、第１の折り返し鏡２６から伝搬するレーザ光を、リア鏡１４へ向かって反射する一方、リア鏡１４から伝搬するレーザ光を、第１の折り返し鏡２６へ向かって反射する。
【００２９】
レーザ媒質流路２２は、第１の放電管１６、第２の放電管１８、および導光管２０の各々の内部と流体的に連通する管状部材であって、第１の放電管１６、第２の放電管１８、および導光管２０内で、炭酸ガス等を含むレーザ媒質を循環させる機能を担う。
【００３０】
送風機２４は、レーザ媒質流路２２内に設置されている。送風機２４は、例えば軸流型送風機であって、レーザ媒質流路２２内のレーザ媒質に圧力変動を生じさせ、レーザ媒質を図１中の矢印３０に示す方向へ流動させる。
【００３１】
以下、本実施形態に係るレーザ媒質流路２２の構成について、より詳細に説明する。レーザ媒質流路２２は、送風機２４の吐出口２４ａと分岐部３２との間で延在する流路３４と、分岐部３２と分岐部３６との間で延在する流路３８と、分岐部３２と分岐部４０との間で延在する流路４２とを有する。
【００３２】
分岐部３２、３６、および４０は、例えば三又のジョイント管から構成されている。分岐部３２は、送風機２４の吐出口２４ａの下流側に配置されている。流路３４には、熱交換器４４が設置されている。熱交換器４４は、通過するレーザ媒質から熱を除去する。
【００３３】
分岐部３６は、分岐部３２の下流側、且つ、第１の放電管１６と導光管２０との間に配置されている。一方、分岐部４０は、分岐部３２の下流側、且つ、第２の放電管１８と導光管２０との間に配置されている。
【００３４】
レーザ媒質流路２２は、分岐部３６と導光管２０の第１端部２０ａとの間で延在する流路４６と、分岐部３６と第１の放電管１６の第１端部１６ａとの間で延在する流路４８と、分岐部４０と導光管２０の第２端部２０ｂとの間で延在する流路５０と、分岐部４０と第２の放電管１８の第１端部１８ａとの間で延在する流路５２とをさらに有する。
【００３５】
流路４６は、導光管２０の第１端部２０ａを介して、導光管２０の内部と連通し、流路４８は、第１の放電管１６の第１端部１６ａを介して、第１の放電管１６の内部と連通している。同様に、流路５０は、導光管２０の第２端部２０ｂを介して、導光管２０の内部と連通し、流路５２は、第２の放電管１８の第１端部１８ａを介して、第２の放電管１８の内部と連通している。
【００３６】
レーザ媒質流路２２は、送風機２４の吸入口２４ｂと分岐部５４との間で延在する流路５６と、分岐部５４と分岐部５８との間で延在する流路６０と、分岐部５４と分岐部６２との間で延在する流路６４とをさらに有する。
【００３７】
分岐部５４、５８、および６２は、上述の分岐部３２、３６、および４０と同様に、三又のジョイント管等から構成される。分岐部５４は、送風機２４の吸入口２４ｂの上流側に配置されている。流路５６には、熱交換器６６が設置されている。熱交換器６６は、上述の熱交換器４４と同様に、通過するレーザ媒質から熱を除去する。
【００３８】
分岐部５８は、分岐部５４の上流側、且つ、第１の放電管１６と出力鏡１２との間に配置されている。一方、分岐部６２は、分岐部５４の上流側、且つ、第２の放電管１８とリア鏡１４との間に配置されている。
【００３９】
レーザ媒質流路２２は、分岐部５８と第１の放電管１６の第２端部１６ｂとの間で延在する流路６８と、分岐部５８と出力鏡１２との間で延在する流路７０と、分岐部６２と第２の放電管１８の第２端部１８ｂとの間で延在する流路７２と、分岐部６２とリア鏡１４との間で延在する流路７４とをさらに有する。
【００４０】
流路６８は、第１の放電管１６の第２端部１６ｂを介して、第１の放電管１６の内部と連通する。また、流路７２は、第２の放電管１８の第２端部１８ｂを介して、第２の放電管１８の内部と連通している。
【００４１】
次に、図１を参照して、レーザ発振器１０の機能について説明する。レーザ光を生成する場合、第１の放電管１６の放電電極、および第２の放電管１８の放電電極に、放電電源（図示せず）から電力が供給され、第１の放電管１６および第２の放電管１８の内部で放電が発生される。
【００４２】
この放電によって、第１の放電管１６および第２の放電管１８の内部に供給されたレーザ媒質が励起され、レーザ光が生成される。第１の放電管１６および第２の放電管１８にて生成されたレーザ光は、出力鏡１２、導光管２０、およびリア鏡１４の間で光共振によって増幅し、出力鏡１２から外部へ出射される。
【００４３】
生成するレーザ光のレーザパワーが大きくなると、レーザ媒質がレーザ光によって熱せられて、レーザ媒質の温度が高くなる。レーザ媒質の温度が高くなると、レーザ光がレーザ媒質に吸入され易くなり、レーザパワーが不安定になる場合がある。
【００４４】
したがって、第１の放電管１６および第２の放電管１８内にレーザ媒質を安定して供給し、且つ、レーザ媒質の温度が過度に高くなるのを防止するために、送風機２４およびレーザ媒質流路２２は、第１の放電管１６、第２の放電管１８、および導光管２０内で、レーザ媒質を循環させる。
【００４５】
次に、図１および図２を参照して、レーザ媒質流路２２の流路抵抗について説明する。図２は、レーザ媒質流路２２を構成する各流路の流路抵抗を示した等価回路の図である。図２に示されている流路抵抗ＲＸＸは、図１の流路ＸＸの流路抵抗に対応している。例えば、図１の流路３４の流路抵抗は、図２の流路抵抗Ｒ３４として示されている。
【００４６】
送風機２４の吐出口２４ａと、導光管２０の第１端部２０ａとは、流路３４、３８および４６を介して、流体的に連結されている。したがって、送風機２４の吐出口２４ａと導光管２０の第１端部２０ａとの間のレーザ媒質流路２２の流路抵抗ＲＡは、流路３４の流路抵抗Ｒ３４、流路３８の流路抵抗Ｒ３８、および流路４６の流路抵抗Ｒ４６に依存することになる。
【００４７】
一方、送風機２４の吐出口２４ａと、導光管２０の第２端部２０ｂとは、流路３４、４２、および５０を介して、流体的に連結されている。したがって、送風機２４の吐出口２４ａと導光管２０の第２端部２０ｂとの間のレーザ媒質流路２２の流路抵抗ＲＢは、流路３４の流路抵抗Ｒ３４、流路４２の流路抵抗Ｒ４２、および流路５０の流路抵抗Ｒ５０に依存することになる。
【００４８】
ここで、本実施形態に係るレーザ媒質流路２２は、導光管２０内にてレーザ媒質の流れを発生させるために、流路抵抗ＲＡと流路抵抗ＲＢとが互いに異なるように、構成されている。具体的には、流路抵抗Ｒ４６と流路抵抗Ｒ５０とが互いに同じであり、且つ、流路抵抗Ｒ３８が流路抵抗Ｒ４２よりも小さくなるように、流路４６、５０、３８、および４２が構成されている。
【００４９】
この構成によれば、導光管２０の第１端部２０ａにおけるレーザ媒質圧力のほうが、導光管２０の第２端部２０ｂにおけるレーザ媒質圧力よりも高くなるので、導光管２０の内部で第１端部２０ａから第２端部２０ｂへ向かうレーザ媒質の流れを生成することができる。
【００５０】
一般的に、流路の流路抵抗は、流路の長さ、流路の内周面の摩擦抵抗に比例する一方、流路の断面積（相当直径）に反比例する。したがって、流路３８および４２の長さ、流路３８および４２の内周面の表面粗さ、または、流路３８および４２の相当直径を調整することによって、流路抵抗Ｒ３８と流路抵抗Ｒ４２とを互いに異ならせることができる。
【００５１】
一例として、図３に、流路３８の長さが、流路４２の長さよりも短く設定されている実施例を示す。この構成によれば、流路抵抗Ｒ３８が流路抵抗Ｒ４２よりも小さくなるので、流路抵抗ＲＡを、流路抵抗ＲＢよりも小さくすることができる。
【００５２】
また、他の例として、図４に、流路３８の相当直径が、流路４２の相当直径よりも大きく設定されている実施例を示す。この構成によれば、流路抵抗Ｒ３８が流路抵抗Ｒ４２よりも小さくなるので、流路抵抗ＲＡを、流路抵抗ＲＢよりも小さくすることができる。
【００５３】
また、さらに他の例として、図５に、流路３８と流路４２とが互いに異なる表面粗さを有する実施例を示す。図５中の領域Ａには、流路３８の拡大断面図を示し、図５中の領域Ｂには、流路４２の拡大断面図を示している。
【００５４】
この実施例においては、流路３８は、図５の領域Ａに示すように、滑らかな内周面３８ａを有する一方、流路４２は、図５の領域Ｂに示すように、凹凸形状が形成された内周面４２ａを有する。この構成によれば、流路抵抗Ｒ３８が流路抵抗Ｒ４２よりも小さくなるので、流路抵抗ＲＡを、流路抵抗ＲＢよりも小さくすることができる。
【００５５】
再度、図１および図２を参照して、送風機２４の吐出口２４ａと、第１の放電管１６の第１端部１６ａとは、流路３４、３８、および４８を介して、流体的に連結されている。したがって、送風機２４の吐出口２４ａと第１の放電管１６の第１端部１６ａとの間のレーザ媒質流路２２の流路抵抗ＲＣは、流路３４の流路抵抗Ｒ３４、流路３８の流路抵抗Ｒ３８、および流路４８の流路抵抗Ｒ４８に依存することになる。
【００５６】
一方、送風機２４の吐出口２４ａと、第２の放電管１８の第１端部１８ａとは、流路３４、４２、および５２を介して、流体的に連結されている。したがって、送風機２４の吐出口２４ａと第２の放電管１８の第１端部１８ａとの間のレーザ媒質流路２２の流路抵抗ＲＤは、流路３４の流路抵抗Ｒ３４、流路４２の流路抵抗Ｒ４２、および流路５２の流路抵抗Ｒ５２に依存することになる。
【００５７】
ここで、本実施形態に係るレーザ媒質流路２２は、流路抵抗ＲＣと流路抵抗ＲＤとが互いに同じとなるように、構成されている。上述したように、流路抵抗Ｒ３８は、流路抵抗Ｒ４２よりも小さくなるように設定されている。したがって、流路抵抗ＲＣと流路抵抗ＲＤとを互いに同じとするために、流路抵抗Ｒ４８が流路抵抗Ｒ５２よりも大きくなるように、流路４８および流路５２は、構成される。
【００５８】
例えば、流路４８の長さが、流路５２の長さよりも長くなるように構成されてもよい。代替的には、流路４８の相当直径が、流路５２の相当直径よりも小さくなるように構成されてもよいし、または、流路４８の内周面の表面粗さが、流路５２の内周面よりも粗くなるように構成されてもよい。
【００５９】
一方、送風機２４の吸入口２４ｂと、第１の放電管１６の第２端部１６ｂとは、流路５６、６０、および６８を介して、流体的に連結されている。したがって、送風機２４の吸入口２４ｂと第１の放電管１６の第２端部１６ｂとの間のレーザ媒質流路２２の流路抵抗ＲＥは、流路５６の流路抵抗Ｒ５６、流路６０の流路抵抗Ｒ６０、および流路６８の流路抵抗Ｒ６８に依存する。
【００６０】
また、送風機２４の吸入口２４ｂと、第２の放電管１８の第２端部１８ｂとは、流路５６、６４、および７２を介して、流体的に連結されている。したがって、送風機２４の吸入口２４ｂと第２の放電管１８の第２端部１８ｂとの間のレーザ媒質流路２２の流路抵抗ＲＦは、流路５６の流路抵抗Ｒ５６、流路６４の流路抵抗Ｒ６４、および流路７２の流路抵抗Ｒ７２に依存する。
【００６１】
ここで、本実施形態に係るレーザ媒質流路２２は、流路抵抗ＲＥと流路抵抗ＲＦとが互いに同じとなるように、構成されている。例えば、流路６０および６８は、それぞれ、流路６４および７２と同一の管から構成される。この場合、流路抵抗ＲＥと流路抵抗ＲＦとを、容易に同じとすることができる。
【００６２】
このように、本実施形態に係るレーザ媒質流路２２は、流路抵抗ＲＣと流路抵抗ＲＤとが互いに同じとなり、且つ、流路抵抗ＲＥと流路抵抗ＲＦとが互いに同じとなるように、構成されている。
【００６３】
この構成によれば、第１の放電管１６の第１端部１６ａにおける、レーザ媒質の圧力と、第２の放電管１８の第１端部１８ａにおける、レーザ媒質の圧力とを互いに同じとすることができる。これとともに、第１の放電管１６の第２端部１６ｂにおける、レーザ媒質の圧力と、第２の放電管１８の第２端部１８ｂにおける、レーザ媒質の圧力とを互いに同じとすることができる。
【００６４】
これにより、第１の放電管１６および第２の放電管１８の圧力分布を同じとすることができるので、第１の放電管１６および第２の放電管１８において、均一な放電を発生できる。したがって、第１の放電管１６および第２の放電管１８にて、均一なレーザ光を生成できる。
【００６５】
次に、レーザ媒質流路２２におけるレーザ媒質の流れについて説明する。送風機２４から吐出されたレーザ媒質は、流路３４を通過し、熱交換器４４を経て、分岐部３２に到達する。そして、レーザ媒質は、分岐部３２にて、流路３８と流路４２とに分流される。
【００６６】
流路３８へ流入したレーザ媒質は、流路３８内を通過して、分岐部３６に到達する。一方、分岐部３２から流路４２へ流入したレーザ媒質は、流路４２内を通過した後、分岐部４０に到達する。
【００６７】
上述したように、本実施形態においては、流路抵抗ＲＡと流路抵抗ＲＢとの差によって、分岐部３６から導光管２０へ向かう流れが生じる。したがって、分岐部３６に到達したレーザ媒質は、該分岐部３６にて、流路４６と流路４８とに分流される。流路４６内に流入したレーザ媒質は、第１端部２０ａから導光管２０の内部に流入し、導光管２０内を通過する。
【００６８】
導光管２０内を通過したレーザ媒質は、第２端部２０ｂから流路５０内に流入し、該流路５０内を通過して、分岐部４０へ至る。一方、流路４８内へ流入したレーザ媒質は、第１端部１６ａを経て第１の放電管１６内に流入する。
【００６９】
一方、分岐部３２から流路４２へ流入したレーザ媒質は、流路４２内を通過した後、分岐部４０に到達し、該分岐部４０にて、流路５０を流れてきたレーザ媒質と合流する。合流したレーザ媒質は、流路５２を通過して、第１端部１８ａから第２の放電管１８の内部へ流入する。
【００７０】
第１の放電管１６を通過したレーザ媒質は、第２端部１６ｂから流路６８内へ流入し、該流路６８内を通過して、分岐部５８に至る。そして、分岐部５８にて流路６０と流路７０とに分流される。流路６０に流入したレーザ媒質は、流路６０内を通過して、分岐部５４に到達する。
【００７１】
一方、第２の放電管１８を通過したレーザ媒質は、第２端部１８ｂから流路７２内へ流入し、該流路７２内を通過して、分岐部６２に至る。そして、分岐部６２にて流路６４と流路７４とに分流される。
【００７２】
流路６４に流入したレーザ媒質は、流路６４内を通過して、分岐部５４に到達し、流路６０内を流れてきたレーザ媒質と合流し、流路５６内へ流入する。流路５６内へ流入したレーザ媒質は、流路５６を通過し、熱交換器６６を経て、送風機２４の吸入口２４ｂに到達する。
【００７３】
本実施形態によれば、流路抵抗ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、ＲＤ、ＲＥ、およびＲＦを上記関係性を満たすように設定することによって、第１の放電管１６および第２の放電管１８の圧力分布を同じとなるように維持しつつ、導光管２０内にレーザ媒質の流れを生成することができる。
【００７４】
これにより、導光管２０の内部におけるレーザ媒質の滞留を防止してレーザ媒質の熱を効果的に除去することができ、且つ、第１の放電管１６および第２の放電管１８の放電も均一とすることができる。その結果、安定したレーザパワーを有するレーザ光を生成できる。
【００７５】
次に、図６を参照して、他の実施形態に係るレーザ発振器８０について説明する。レーザ発振器８０は、出力鏡１２、リア鏡１４、第１の放電管１６、第２の放電管１８、導光管２０、レーザ媒質流路２２、送風機２４、制御部８２、第１の放電電源８４、第２の放電電源８６、および絞り機構８８を備える。
【００７６】
第１の放電電源８４は、第１の放電管１６に設けられた放電電極に電力を供給する。第２の放電電源８６は、第２の放電管１８に設けられた放電電極に電力を供給する。制御部８２は、第１の放電電源８４および第２の放電電源８６に電力指令を送り、第１の放電管１６および第２の放電管１８へ供給される電力を制御する。
【００７７】
絞り機構８８は、導光管２０の内部に設置され、導光管２０の内部空間の一部を、開閉可能に遮蔽する。絞り機構８８として、例えば、カメラに用いられる虹彩絞り機構を応用できる。
【００７８】
このような絞り機構８８の一例を、図７に示す。絞り機構８８は、導光管２０の周方向に整列する複数の羽根８８ａを含む。これらの羽根８８ａは、周方向に回転しつつ、径方向内側に向かって移動するように、動作される。
【００７９】
これら羽根８８ａの動作により、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、複数の羽根８８ａの内縁によって画定される開口８８ｂが、拡大または縮小される。これにより、導光管２０の内部にてレーザ媒質が通過可能な部分の面積を変化させることができる。なお、開口８８ｂが最も縮小されたときにおいても、複数の羽根８８ａが導光管２０内を伝搬するレーザ光に干渉しないように、絞り機構８８は、構成される。
【００８０】
制御部８２は、絞り機構８８の動作を制御する。絞り機構８８は、制御部８２からの指令に応じて羽根８８ａを動作させ、導光管２０の内部空間のうちの一部を遮蔽する。これにより、導光管２０の内部を流れるレーザ媒質の流量を調整することができる。このように、本実施形態においては、制御部８２および絞り機構８８は、導光管２０の内部を流れるレーザ媒質の流量を調整する流量調整部として機能する。
【００８１】
次に、図６〜図８を参照して、本実施形態に係るレーザ発振器８０の機能について説明する。制御部８２は、使用者から指令レーザパワーを受け付けると、第１の放電電源８４および第２の放電電源８６に電力指令を送り、第１の放電管１６および第２の放電管１８にて生成されるレーザ光のレーザパワーを、指令レーザパワーに一致するように制御する。
【００８２】
また、制御部８２は、送風機２４を動作させて、レーザ媒質流路２２を介して、第１の放電管１６、第２の放電管１８、および導光管２０の内部にて、レーザ媒質を循環させる。ここで、本実施形態においては、制御部８２は、第１の放電電源８４および第２の放電電源８６への電力指令に応じて、絞り機構８８を制御する。
【００８３】
例えば、制御部８２が、小さい電力の電力指令を第１の放電電源８４および第２の放電電源８６へ送信しているときは、第１の放電電源８４および第２の放電電源８６にて生成されるレーザ光のレーザパワーは小さい。
【００８４】
この場合、導光管２０内のレーザ媒質が発熱しておらず、レーザ媒質によるレーザ光の吸収も少ないので、導光管２０内を流れるレーザ媒質の流量が小さくても、生成されるレーザ光のレーザパワーは安定する。
【００８５】
したがって、制御部８２は、導光管２０のレーザ媒質の流量を小さくすべく、絞り機構８８を制御して、開口８８ｂを縮小させる。これにより、第１の放電管１６および第２の放電管１８に流れるレーザ媒質の流量を増やし、放電からレーザへのエネルギー変換効率を向上させることができる。
【００８６】
その一方で、制御部８２が、大きい電力の電力指令を第１の放電電源８４および第２の放電電源８６へ送信しているときは、第１の放電電源８４および第２の放電電源８６にて生成されるレーザ光のレーザパワーが大きい。
【００８７】
この場合、生成されたレーザ光によって導光管２０内を流れるレーザ媒質が発熱し、レーザ媒質によるレーザ光の吸収が多くなるので、上述したように、生成されるレーザ光のレーザパワーが不安定となってしまう。
【００８８】
したがって、制御部８２は、導光管２０のレーザ媒質の流量を増やすべく、絞り機構８８を制御して、開口８８ｂを拡大させる。これにより、導光管２０に流れるレーザ媒質の流量を増やし、生成されるレーザ光のレーザパワーを安定させることができる。
【００８９】
ここで、導光管２０内を流れるレーザ媒質の流量Ｆ１に対する、第１の放電管１６および第２の放電管１８内を流れるレーザ媒質の流量Ｆ２の流量比Ｆ２／Ｆ１は、１０＜Ｆ２／Ｆ１＜１５の範囲となるように制御されることが好ましい。
【００９０】
これについて、図８を参照して説明する。上述したように、導光管２０内を流れるレーザ媒質の流量を過度に小さくしてしまうと、導光管２０内でレーザ媒質が滞留し、レーザ媒質の熱の除去が適切に実行できないことから、生成されるレーザ光のレーザパワーの安定性が低下する。
【００９１】
その一方で、導光管２０内を流れるレーザガスの流量を過度に増やしてしまうと、レーザ媒質流路２２全体としての流路抵抗が増えてしまうことから、第１の放電管１６および第２の放電管１８内を流れるレーザ媒質の流量が減り、これにより、生成されるレーザ光のレーザパワーが低下してしまう。
【００９２】
このように、生成されるレーザ光のレーザパワーの大きさと、レーザパワーの安定性とは、第１の放電管１６および第２の放電管１８内を流れるレーザ媒質の流量、および導光管２０内を流れるレーザ媒質の流量の流量比に依存し、且つ、互いに反比例の関係となっている。
【００９３】
図８は、第１の放電管１６および第２の放電管１８内を流れるレーザ媒質の流量Ｆ２と、導光管２０内を流れるレーザ媒質の流量Ｆ１との流量比Ｆ２／Ｆ１と、生成されるレーザ光のレーザパワーおよびレーザパワーの安定性との間の関係性を示すグラフである。図８中の実線９０は、レーザパワーを示し、点線９２は、レーザパワーの安定性を示す。
【００９４】
図８に示すように、生成されるレーザ光のレーザパワーは、流量比Ｆ２／Ｆ１が大きくなるにつれて徐々に増加し、流量比Ｆ２／Ｆ１が所定の値以上となると飽和する。一方、レーザパワー安定性は、流量比Ｆ２／Ｆ１が小さい領域では飽和し、流量比Ｆ２／Ｆ１が所定の値を越えて大きくなるにつれて、徐々に減少する。
【００９５】
そして、図８によれば、流量比Ｆ２／Ｆ１が、１０＜Ｆ２／Ｆ１＜１５の範囲にあるとき、生成されるレーザ光のレーザパワーと、レーザパワー安定性とがともに高い値となっていることが明らかである。
【００９６】
そこで、本実施形態においては、図８に示す関係性に基づいて、流量比Ｆ２／Ｆ１は、１０＜Ｆ２／Ｆ１＜１５の範囲となるように制御される。例えば、制御部８２は、１０＜Ｆ２／Ｆ１＜１５の範囲となるように、絞り機構８８を制御して、流量Ｆ１を調整する。その結果、高いレーザパワーのレーザ光を、良好な安定性を実現しつつ、生成することができる。
【００９７】
なお、本実施形態においては、絞り機構８８を制御することによって、流量比Ｆ２／Ｆ１を調整する場合について述べた。しかしながら、絞り機構８８のような要素を用いることなく、１０＜Ｆ２／Ｆ１＜１５となるようにレーザ媒質流路２２を作り込むことも可能である。
【００９８】
何故ならば、流量比Ｆ１およびＦ２は、流路抵抗ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、ＲＤ、ＲＥ、およびＲＦに依存して変化し、且つ、上述したように、流路抵抗は、各流路の長さ、相当直径、または流路内周面の表面粗さを変えることによって調整できるからである。
【００９９】
次に、図９を参照して、さらに他の実施形態に係るレーザ発振器１００について説明する。レーザ発振器１００は、出力鏡１２、リア鏡１４、第１の放電管１６、第２の放電管１８、第３の放電管１０２、第１の導光管２０、第２の導光管１０４、レーザ媒質流路１０６、および送風機２４を備える。
【０１００】
第３の放電管１０２は、第１の放電管１６および第２の放電管１８と同じ構成を備えている。具体的には、第３の放電管１０２は、第１端部１０２ａと、該第１端部１０２ａとは反対側の第２端部１０２ｂとを有する中空部材であって、その第１端部１０２ａがリア鏡１４に面するように配置されている。
【０１０１】
第２の導光管１０４は、上述の第１の導光管２０と同じ構成を備えており、第２の放電管１８の第２端部１８ｂと、第３の放電管１０２の第２端部１０２ｂとの間に配置されている。具体的には、第２の導光管１０４は、第１端部１０４ａと、該第１端部１０４ａとは反対側の第２端部１０４ｂとを有する中空部材である。
【０１０２】
第２の導光管１０４は、第２の放電管１８から伝搬したレーザ光をリア鏡１４に向かって導光する一方、リア鏡１４から伝搬したレーザ光を第２の放電管１８に向かって導光する。第２の導光管１０４には、第１の折り返し鏡１０８および第２の折り返し鏡１１０が設置されている。
【０１０３】
第１の折り返し鏡１０８および第２の折り返し鏡１１０は、上述の第１の折り返し鏡２６および第２の折り返し鏡２８と同様に、レーザ光の光路上に、該光路に対して４５°の角度だけ傾斜するように、配置されている。
【０１０４】
本実施形態に係るレーザ媒質流路１０６は、上述のレーザ媒質流路２２と、以下の構成において相違する。具体的には、レーザ媒質流路１０６は、上述の分岐部３２の代わりに、四又の分岐部３２’を有しており、該分岐部３２’に、上述の流路３４、３８、および４２が接続されている。また、レーザ媒質流路１０６は、上述の分岐部５４の代わりに、四又の分岐部５４’を有しており、該分岐部５４’に、上述の流路５６、６０、および６４が接続されている。
【０１０５】
レーザ媒質流路１０６は、分岐部３２’と分岐部１１２との間で延在する流路１１４と、分岐部１１２とリア鏡１４との間で延在する流路１１６と、分岐部１１２と第３の放電管１０２の第１端部１０２ａとの間で延在する流路１１８とをさらに有する。
【０１０６】
分岐部１１２は、分岐部３２’の下流側、且つ、第３の放電管１０２とリア鏡１４との間に配置されている。流路１１８は、第３の放電管１０２の第１端部１０２ａを介して、第３の放電管１０２の内部と連通している。
【０１０７】
また、レーザ媒質流路１０６は、分岐部５４’と分岐部１２０との間で延在する流路１２２と、分岐部１２０と第３の放電管１０２の第２端部１０２ｂとの間で延在する流路１２４と、分岐部１２０と第２の導光管１０４の第１端部１０４ａとの間で延在する流路１２６とをさらに有する。
【０１０８】
分岐部１２０は、分岐部５４’の上流側、且つ、第３の放電管１０２と第２の導光管１０４との間に配置されている。流路１２４は、第３の放電管１０２の第２端部１０２ｂを介して、第３の放電管１０２の内部と連通している。
【０１０９】
また、流路１２６は、第２の導光管１０４の第１端部１０４ａを介して、第２の導光管１０４の内部と連通している。一方、流路７４は、分岐部６２から延びて、第２の導光管１０４の第２端部１０４ｂに接続されており、第２の導光管１０４の内部と連通している。
【０１１０】
次に、図９および図１０を参照して、レーザ媒質流路１０６の流路抵抗について説明する。図１０は、図２に対応する図であって、レーザ媒質流路１０６の各流路の流路抵抗を示した等価回路の図である。図２と同様に、図１０に示されている流路抵抗ＲＸＸは、図９の流路ＸＸの流路抵抗に対応している。
【０１１１】
送風機２４の吸入口２４ｂと、第２の導光管１０４の第１端部１０４ａとは、流路５６、１２２、および１２６を介して、流体的に連結されている。したがって、送風機２４の吸入口２４ｂと第２の導光管１０４の第１端部１０４ａとの間のレーザ媒質流路１０６の流体抵抗ＲＧは、流路５６の流路抵抗Ｒ５６、流路１２２の流路抵抗Ｒ１２２、および流路１２６の流路抵抗Ｒ１２６に依存する。
【０１１２】
一方、送風機２４の吸入口２４ｂと、第２の導光管１０４の第２端部１０４ｂとは、流路５６、６４、および７４を介して、流体的に連結されている。したがって、送風機２４の吸入口２４ｂと第２の導光管１０４の第２端部１０４ｂとの間のレーザ媒質流路１０６の流路抵抗ＲＨは、流路５６の流路抵抗Ｒ５６、流路６４の流路抵抗Ｒ６４、および流路７４の流路抵抗Ｒ７４に依存することになる。
【０１１３】
ここで、本実施形態に係るレーザ媒質流路１０６は、第２の導光管１０４内にてレーザ媒質の流れを発生させるために、流路抵抗ＲＧと流路抵抗ＲＨとが互いに異なるように、構成されている。具体的には、流路抵抗Ｒ７４と流路抵抗Ｒ１２６とが互いに同じであり、且つ、流路抵抗Ｒ６４が流路抵抗Ｒ１２２よりも小さくなるように、流路７４、１２６、６４、および１２２が構成されている。
【０１１４】
この構成によれば、第２の導光管１０４の第１端部１０４ａにおけるレーザ媒質圧力のほうが、第２端部１０４ｂにおけるレーザ媒質圧力よりも高くなり、これにより、第２の導光管１０４の第１端部１０４ａから第２端部１０４ｂへ向かうレーザ媒質の流れを発生させることができる。
【０１１５】
流路抵抗ＲＨを、流路抵抗ＲＧよりも小さくするために、例えば、流路６４の長さが、流路１２２の長さよりも短く設定されてもよいし、または、流路６４の相当直径が、流路１２２の相当直径よりも大きく設定されてもよい。
【０１１６】
一方、送風機２４の吐出口２４ａと、第３の放電管１０２の第１端部１０２ａとは、流路３４、１１４、および１１８を介して、流体的に連結されている。したがって、送風機２４の吐出口２４ａと第３の放電管１０２の第１端部１０２ａとの間のレーザ媒質流路１０６の流路抵抗ＲＩは、流路３４の流路抵抗Ｒ３４、流路１１４の流路抵抗Ｒ１１４、および流路１１８の流路抵抗Ｒ１１８に依存する。
【０１１７】
ここで、本実施形態に係るレーザ媒質流路１０６は、流路抵抗ＲＣ、ＲＤ、およびＲＩが互いに同じとなるように、構成されている。具体的には、流路抵抗ＲＩが、流路抵抗ＲＣ、ＲＤと同じとなるように、流路１１４および１１８の長さ、内周面の表面粗さ、または相当直径が調整される。
【０１１８】
一方、送風機２４の吸入口２４ｂと、第３の放電管１０２の第２端部１０２ｂとは、流路５６、１２２、および１２４を介して、流体的に連結されている。したがって送風機２４の吸入口２４ｂと第３の放電管１０２の第２端部１０２ｂとの間のレーザ媒質流路１０６の流路抵抗ＲＪは、流路５６の流路抵抗Ｒ５６、流路１２２の流路抵抗Ｒ１２２、および流路１２４の流路抵抗Ｒ１２４に依存する。
【０１１９】
ここで、本実施形態に係るレーザ媒質流路１０６は、流路抵抗ＲＥ、ＲＦ、およびＲＪが互いに同じとなるように、構成されている。例えば、流路１２２が流路６４よりも長くなるように構成されている場合、流路抵抗ＲＪと流路抵抗ＲＦとを同じとするために、流路７２の相当直径は、流路１２４の相当直径よりも小さくなるように構成されてもよい。
【０１２０】
このように、本実施形態に係るレーザ媒質流路１０６は、流路抵抗ＲＣ、ＲＤ、およびＲＩが互いに同じとなり、且つ、流路抵抗ＲＥ、ＲＦ、およびＲＪとが互いに同じとなるように、構成されている。この構成によれば、第１の放電管１６の第１端部１６ａ、第２の放電管１８の第１端部１８ａ、および第３の放電管１０２の第１端部１０２ａにおける、レーザ媒質の圧力を互いに同じとすることができる。
【０１２１】
これとともに、第１の放電管１６の第２端部１６ｂ、第２の放電管１８の第２端部１８ｂ、および第３の放電管１０２の第２端部１０２ｂにおける、レーザ媒質の圧力を互いに同じとすることができる。これにより、第１の放電管１６、第２の放電管１８、第３の放電管におけるレーザ媒質の圧力分布を、同じにすることができる。
【０１２２】
次に、図９および図１０を参照して、レーザ媒質流路１０６におけるレーザ媒質の流れについて説明する。なお、第１の放電管１６、第２の放電管１８、および第１の導光管２０を循環するレーザ媒質の流れは、図１に示す実施形態と同様のため、詳細な説明は省略する。
【０１２３】
分岐部３２’から流路１１４へ流入したレーザ媒質は、流路１１４内を通過した後、分岐部１１２に到達し、該分岐部１１２にて、流路１１６と流路１１８とに分流する。流路１１８に流入したレーザ媒質は、該流路１１８内を通過して、第１端部１０２ａから第３の放電管１０２の内部へ流入する。
【０１２４】
第３の放電管１０２を通過したレーザ媒質は、第２端部１０２ｂから流路１２４内へ流入し、該流路１２４内を通過して、分岐部１２０に至る。上述したように、本実施形態においては、流路抵抗ＲＧと流路抵抗ＲＨとの差によって、分岐部１２０から第２の導光管１０４へ向かう流れが生じる。
【０１２５】
このため、レーザ媒質は、分岐部１２０にて流路１２２と流路１２６とに分流される。流路１２６内に流入したレーザ媒質は、第１端部１０４ａから第２の導光管１０４の内部に流入し、第２の導光管１０４内を流れる。
【０１２６】
そして、レーザ媒質は、第２端部１０４ｂから流路７４内に流入し、該流路７４を経て分岐部６２へ至る。そして、レーザ媒質は、分岐部６２にて、流路７２内を流れてきたレーザ媒質と合流し、流路６４内へ流入する。
【０１２７】
一方、分岐部１２０から流路１２２へ流入したレーザ媒質は、流路１２２内を通過した後、分岐部５４’に到達し、該分岐部５４’にて、流路６０および６４を流れてきたレーザ媒質と合流する。
【０１２８】
本実施形態によれば、流路抵抗ＲＡ〜ＲＪを、上記関係性を満たすように設定することによって、第１の放電管１６、第２の放電管１８、および第３の放電管１０２の圧力分布を同じに維持しつつ、第１の導光管２０および第２の導光管１０４内にレーザ媒質の流れを生成することができる。
【０１２９】
これにより、第１の導光管２０および第２の導光管１０４の内部におけるレーザ媒質の滞留を防止してレーザ媒質の熱を効果的に除去することができ、且つ、第１の放電管１６、第２の放電管１８、および第３の放電管１０２の放電も均一とすることができる。その結果、安定したレーザパワーのレーザ光を生成できる。
【０１３０】
なお、流体抵抗ＲＧとＲＨとを異ならせるために、種々の流路の形態を適用可能である。図１１に、図９に示すレーザ媒質流路１０６の変形例を示す。図１１に示す実施形態においては、図９に示す流路６４を廃止し、分岐部６２から分岐部５８まで延びる流路１３０と、分岐部６２から分岐部１２０まで延びる流路１３２とが設けられている。
【０１３１】
この場合、レーザ媒質が分岐部６２から分岐部５４’まで流れるためには、分岐部６２から、流路１３０、分岐部５８、および流路６０を経て、分岐部５４’に至る経路か、または、分岐部６２から、流路１３２、分岐部１２０、および流路１２２を経て、分岐部５４’に至る経路を辿ることになる。
【０１３２】
したがって、分岐部１２０と分岐部５４’との間の流路１２２は、分岐部６２と分岐部５４’との間の流路（すなわち、流路１３０＋流路６０、または、流路１３２＋流路１２２）よりも短くなるので、流体抵抗ＲＧは、流体抵抗ＲＨよりも小さくなる。この場合、レーザ媒質は、第２の導光管１０４の第２端部１０４ｂから第１端部１０４ａへ向かって流れることになる。
【０１３３】
なお、図９に示す実施形態において、流路１２２を廃止し、分岐部１２０から分岐部６２まで延びる流路と、分岐部１２０から分岐部５８まで延びる流路とが設けられてもよい。この場合、分岐部１２０と分岐部５４’との間の流路は、分岐部６２と分岐部５４’との間の流路６４よりも長くなるので、流体抵抗ＲＧは、流体抵抗ＲＨよりも大きくなる。
【０１３４】
次に、図１２を参照して、さらに他の実施形態に係るレーザ発振器１４０について説明する。レーザ発振器１４０は、上述のレーザ発振器１００と同様に、出力鏡１２、リア鏡１４、第１の放電管１６、第２の放電管１８、第３の放電管１０２、第１の導光管２０、第２の導光管１０４、レーザ媒質流路１０６、および送風機２４を備える。
【０１３５】
また、レーザ発振器１４０は、制御部１４２、第１の放電電源８４、第２の放電電源８６、第３の放電電源１４４、第１の絞り機構８８、および第２の絞り機構１４６をさらに備える。
【０１３６】
第３の放電電源１４４は、第３の放電管１０２に設けられた放電電極に電力を供給する。制御部１４２は、第１の放電電源８４、第２の放電電源８６、および第３の放電電源１４４に電力指令を送り、第１の放電管１６、第２の放電管１８、および第３の放電管１０２へ供給される電力を制御する。
【０１３７】
第２の絞り機構１４６は、図７に示す第１の絞り機構８８と同様の構成を備えており、第２の導光管１０４の内部に設置されている。第２の絞り機構１４６は、制御部１４２からの指令に応じて、第２の導光管１０４の内部空間のうちの一部を、開閉可能に遮蔽する。
【０１３８】
これにより、第２の導光管１０４の内部を流れるレーザ媒質の流量を調整することができる。このように、本実施形態においては、制御部１４２および第１の絞り機構８８は、第１の導光管２０の内部を流れるレーザ媒質の流量を調整する第１の流量調整部として機能する一方、制御部１４２および第２の絞り機構１４６は、第２の導光管１０４の内部を流れるレーザ媒質の流量を調整する第２の流量調整部として機能する。
【０１３９】
次に、本実施形態に係るレーザ発振器１４０の機能について説明する。制御部１４２は、第１の放電電源８４、第２の放電電源８６、および第３の放電電源１４４への電力指令に応じて、第１の絞り機構８８および第２の絞り機構１４６を制御する。
【０１４０】
例えば、制御部１４２は、小さい電力の電力指令を第１の放電電源８４、第２の放電電源８６、および第３の放電電源１４４へ送信しているときは、第１の導光管２０および第２の導光管１０４のレーザ媒質の流量を小さくすべく、第１の絞り機構８８および第２の絞り機構１４６の各々の開口８８ｂを縮小させる。
【０１４１】
これにより、第１の放電管１６、第２の放電管１８、および第３の放電管１０２に流れるレーザ媒質の流量を増やし、放電からレーザへのエネルギー変換効率を向上させることができる。
【０１４２】
その一方で、制御部１４２は、大きい電力の電力指令を第１の放電電源８４、第２の放電電源８６、および第３の放電電源１４４へ送信しているときは、第１の導光管２０および第２の導光管１０４のレーザ媒質の流量を増やすべく、第１の絞り機構８８および第２の絞り機構１４６の各々の開口８８ｂを拡大させる。これにより、第１の絞り機構８８および第２の絞り機構１４６に流れるレーザ媒質の流量を増やし、生成されるレーザ光のレーザパワーを安定させることができる。
【０１４３】
好ましくは、第１の導光管２０および第２の導光管内を流れるレーザ媒質の流量Ｆ３に対する、第１の放電管１６、第２の放電管１８、および第３の放電電源１４４内を流れるレーザ媒質の流量Ｆ４の比Ｆ４／Ｆ３は、１０＜Ｆ４／Ｆ３＜１５の範囲となるように制御される。このように制御することによって、図８を参照して説明したように、高いレーザパワーのレーザ光を、良好な安定性を実現しつつ、生成することができる。
【０１４４】
以上、発明の実施形態を通じて本発明を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、本発明の実施形態の中で説明されている特徴を組み合わせた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得る。しかしながら、これら特徴の組み合わせの全てが、発明の解決手段に必須であるとは限らない。さらに、上述の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることも当業者に明らかである。
【符号の説明】
【０１４５】
１０，８０，１００，１４０    レーザ発振器
１６，１８，１０２    放電管
２０，１０４    導光管
２２，１０６    レーザ媒質流路
２４    送風機
４４，６６    熱交換器
【要約】
【課題】複数の放電管内のレーザ媒質の圧力分布を一定としつつ、レーザ媒質を滞ることなく循環させることができるレーザ発振器を提供する。
【解決手段】レーザ発振器１０は、第１の放電管１６、第２の放電管１８、第１の導光管２０、レーザ媒質流路２２、および送風機２４を備える。送風機２４と第１の放電管１６との間のレーザ媒質流路２２の流路抵抗と、送風機２４と第２の放電管１８との間のレーザ媒質流路２２の流路抵抗とは、互いに同じである。送風機２４と第１の導光管２０の第１端部２０ａとの間のレーザ媒質流路２２の流路抵抗と、送風機２４と第１の導光管２０の第２端部２０ｂとの間のレーザ媒質流路２２の流路抵抗とは、互いに異なる。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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